KR102235397B1 - Power converting apparatus having scott transformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 입력 직류 전력을 교류 전력으로 각각 변환하는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터를 갖는 직류-교류 변환부, 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하여 상기 직류-교류 변환부로부터의 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터 각각으로부터의 교류 전력의 전압 레벨을 삼상 교류 전력으로 변압하여 출력하는 스콧 트랜스포머(scott transformer), 상기 스콧 트랜스포머로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류-직류 변환부를 포함할 수 있다. The present invention is a DC-AC conversion unit having at least two multi-level converters each converting input DC power into AC power, operating at a medium frequency of several hundred Hz to several tens of kHz from the DC-AC conversion unit. A Scott transformer converting and outputting the voltage level of AC power from each of at least two multi-level converters of the three-phase AC power, and an AC-DC converter for converting three-phase AC power from the Scott transformer into DC power. Can include.

Figure R1020190049955
Figure R1020190049955

Description

스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치{POWER CONVERTING APPARATUS HAVING SCOTT TRANSFORMER}Power conversion device with Scott transformer {POWER CONVERTING APPARATUS HAVING SCOTT TRANSFORMER}

본 발명은 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device having a Scott transformer.

일반적으로, 선박, 해양 플랜트, 철도 차량 등의 구조물에서 전력 변환 장치가 사용된다.In general, power conversion devices are used in structures such as ships, offshore plants, and railway vehicles.

한편, 선박, 해양 플랜트, 철도 차량 등의 구조물에서는 다양한 전력 레벨이 필요할 수 있으며, 이를 위해 전력 변환 장치는 고전력 직류-교류 또는 고전력 직류-직류 변환 장치일 수 있다.On the other hand, structures such as ships, offshore plants, and railway vehicles may require various power levels, and for this purpose, the power conversion device may be a high-power DC-AC or a high-power DC-DC conversion device.

상술한 전력 변환 장치는 트랜스포머 및 복수의 멀티 레벨 컨버터 등이 채용될 수 있으나, 트랜스포머의 전류 불균형으로 복수의 멀티 레벨 컨버터 중 적어도 하나의 전류 증가가 발생되어 전력 변환 장치가 정상 동작하지 못하는 문제점이 발생될 수 있다. The above-described power conversion device may include a transformer and a plurality of multi-level converters, but the current imbalance of the transformer causes an increase in current of at least one of the plurality of multi-level converters, resulting in a problem that the power conversion device does not operate normally. Can be.

유럽 등록특허공보 2458725호European Patent Publication No. 2458725 유럽 등록특허공보 2637296호European Patent Publication No. 2637296

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스콧 트랜스포머(scott transformer)를 채용한 전력 변환 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a power conversion device employing a scott transformer is provided.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 입력 직류 전력을 교류 전력으로 각각 변환하는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터를 갖는 직류-교류 변환부, 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하여 상기 직류-교류 변환부로부터의 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터 각각으로부터의 교류 전력의 전압 레벨을 삼상 교류 전력으로 변압하여 출력하는 스콧 트랜스포머(scott transformer), 상기 스콧 트랜스포머로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류-직류 변환부를 포함할 수 있다. In order to solve the above-described problems of the present invention, the power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a DC-AC converter having at least two multi-level converters each converting input DC power into AC power, from several hundred Hz to A scott transformer that operates at a medium frequency of several tens of kHz and converts and outputs the voltage level of AC power from each of at least two multi-level converters from the DC-AC converter into three-phase AC power, It may include an AC-DC converter for converting the three-phase AC power from the Scott transformer to DC power.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 멀티 레벨 컨버터에서 장애가 발생할 경우에도 정상적인 전원 변환 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, even when a failure occurs in a multi-level converter, there is an effect of performing a normal power conversion operation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 채용된 스콧 트랜스포머의 전압 위상 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략적인 동작을 나타내는 개념적인 회로도 및 전압-전류 파형 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 또는 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 파형 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 양극 그리드 또는 복수의 단극 그리드가 입력될 경우의 동작과 한 극이 고장시의 부분 동작을 나타내는 개념도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에서 양극 그리드의 한극 고장시의 부분 동작을 나타내는 도면이다. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
2 is a voltage phase diagram of a Scott transformer employed in a power conversion device according to an embodiment.
3 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
4A to 4D are conceptual circuit diagrams and voltage-current waveform graphs showing a schematic operation of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
5 is a voltage waveform graph of a power conversion device according to an embodiment or another embodiment of the present invention.
6A to 6D are conceptual diagrams illustrating an operation when an anode grid or a plurality of unipolar grids is input to the power conversion device according to an embodiment of the present invention and a partial operation when one pole fails.
7A to 7D are diagrams illustrating partial operations of an anode grid in a power conversion device according to an embodiment of the present invention and a power conversion device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 직류-교류 변환부(110), 스콧 트랜스포머(120) 및 교류-직류 변환부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention may include a DC-AC conversion unit 110, a Scott transformer 120, and an AC-DC conversion unit 130.

직류-교류 변환부(110)는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터(111,112)를 포함할 수 있다.The DC-AC converter 110 may include at least two multi-level converters 111 and 112.

적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터(111,112) 각각은 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 멀티 레벨 컨버터(111,112)는 모듈형 멀티 레벨 컨버터일 수 있다.Each of the at least two multi-level converters 111 and 112 may convert input DC power into AC power. The multi-level converters 111 and 112 may be modular multi-level converters.

제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112) 각각은 제1 DC 단자(P1, N1) 및 제2 DC 단자(P2, N2)를 구비할 수 있다.Each of the first and second multi-level converters 111 and 112 may include first DC terminals P1 and N1 and second DC terminals P2 and N2.

제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112) 각각의 컨버터는 4 개의 암(arm)으로 구현되며, 각 암은 암(ARM) 인덕터(Larm)와 직렬로 연결된 서브 모듈 (SM)의 직렬 연결로 구현될 수 있다. 즉, 제1 암은 단자 P1 및 A1을 연결하고, 제2 암은 단자 P1 및 B1을 연결하고, 제3 암은 단자 N1 및 A1을 연결하며, 제4 암은 단자 N1 및 B1을 연결할 수 있다. 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112) 각각은 A 분기 및 B 분기를 가질 수 있다. 상기 A 분기는 상부의 제1 암 및 하부의 제2 암 및 암 인덕터로 직렬로 구성될 수 있다. 상기 B 분기는 상부의 제3 암, 하부의 제4 암 및 암 인덕터가 직렬로 구성될 수 있다. Each of the first and second multi-level converters 111 and 112 is implemented with four arms, each of which is implemented by serial connection of a submodule (SM) connected in series with an arm inductor (Larm). Can be. That is, the first arm connects terminals P1 and A1, the second arm connects terminals P1 and B1, the third arm connects terminals N1 and A1, and the fourth arm connects terminals N1 and B1. . Each of the first and second multi-level converters 111 and 112 may have an A branch and a B branch. The A branch may be configured in series with the first arm of the upper and the second arm of the lower and the female inductor. The B branch may include an upper third arm, a lower fourth arm, and a female inductor in series.

서브 모듈(SM)은 하프 브리지 (HB) 셀 또는 풀 브리지 (FB) 셀 또는 하프 브리지와 풀 브리지의 조합으로 구현될 수 있다. 암(ARM)은 인덕터(Larm)와 직렬로 연결된 여러 유형의 서브 모듈을 동일한 유형으로 조합한 서브 모듈의 시리즈 조합으로 구현될 수 있다.The sub-module SM may be implemented as a half-bridge (HB) cell or a full-bridge (FB) cell, or a combination of a half-bridge and full-bridge. The ARM may be implemented as a series combination of sub-modules in which several types of sub-modules connected in series with an inductor (Larm) are combined in the same type.

중성선을 지닌 바이폴라 MVDC(Medium Voltage Direct Current) 네트워크가 MVDC 측에서 사용 가능하고 3극 (DC +, DCo, DC-)이 있는 경우, 제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 DC 단자 N1과 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 DC 단자 P2를 함께 연결할 수 있다. 이때, 제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 DC 단자 P1은 DC + 극에 접속되고, 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 DC 단자 N2는 DC-극에 접속되고, 제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 DC 단자 N1과 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 DC 단자 P2는 DCo에 접속될 수 있다. When a bipolar MVDC (Medium Voltage Direct Current) network with a neutral wire is available on the MVDC side and has 3 poles (DC +, DCo, DC-), the DC terminal N1 of the first multi-level converter 111 and the second multi The DC terminal P2 of the level converter 112 may be connected together. At this time, the DC terminal P1 of the first multi-level converter 111 is connected to the DC + pole, the DC terminal N2 of the second multi-level converter 112 is connected to the DC-pole, and the first multi-level converter 111 The DC terminal N1 of and the DC terminal P2 of the second multi-level converter 112 may be connected to DCo.

제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 AC 단자는 스콧 트랜스포머(120)의 제1 트랜스포머(T1)의 제1 일차 권선(P1)(AP1 ~ AN1)에 연결되고, 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 AC 단자는 스콧 트랜스포머(120)의 제2 트랜스포머(T2)의 제2 일차 권선(P2)에 연결될 수 있다(AP2 ~ AN2로). 제1 트랜스포머(T1)의 제1 이차 권선(S1)은 제1 단자 (BP1)와 제2 단자 (BN1)를 갖는다. 제2 트랜스포머(T2)의 제2 이차 권선(S2)은 제1 단자 (BP2), 제2 단자 (B02) 및 제3 단자 (BN2)를 가지며, 여기서 제2 단자 (B02)는 제1 단자 (BP2)와 제3 단자 (BN2) 사이의 중앙 탭 접속이다. 또한, 제1 트랜스포머(T1)의 제1 이차 권선(S1)의 제2 단자 (BN1)는 제2 트랜스포머(T2)의 제2 이차 권선(S2)의 제2 단자 (B02)에 접속된다. The AC terminal of the first multi-level converter 111 is connected to the first primary winding P1 (AP1 to AN1) of the first transformer T1 of the Scott transformer 120, and the second multi-level converter 112 The AC terminal may be connected to the second primary winding P2 of the second transformer T2 of the Scott transformer 120 (to AP2 to AN2). The first secondary winding S1 of the first transformer T1 has a first terminal BP1 and a second terminal BN1. The second secondary winding S2 of the second transformer T2 has a first terminal BP2, a second terminal B02, and a third terminal BN2, where the second terminal B02 is the first terminal ( It is a center tap connection between BP2) and the third terminal (BN2). In addition, the second terminal BN1 of the first secondary winding S1 of the first transformer T1 is connected to the second terminal B02 of the second secondary winding S2 of the second transformer T2.

MVDC 네트워크를 인터페이스하려면 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112)는 서브 모듈(SM)을 채용할 수 있다. 서브 모듈(SM)의 개수는 사용 가능한 MVDC 네트워크 전압 수준, 서브 모듈(SM)을 구현하는 데 사용되는 반도체의 선택된 전압 클래스 및 변환기 기본 동작 원리와 관련이 없는 특정 제어 마진에 따라 다를 수 있다.To interface the MVDC network, the first and second multi-level converters 111 and 112 may employ a sub-module SM. The number of sub-modules SM may vary depending on the usable MVDC network voltage level, the selected voltage class of the semiconductor used to implement the sub-module SM, and a specific control margin that is not related to the basic operating principle of the converter.

예를 들어, 서브 모듈(SM)은 활성 반도체 소자로 구현될 수 있으며, 이는 스콧 트랜스포머(120)에서 사용되는 제1 및 제2 트랜스포머(T1, T2)의 동작 주파수의 선택과 관련된 자유도를 가능하게 할 수 있다. 정확한 동작 주파수는 다양한 파라미터에 기초한 설계 최적화의 대상이 되지만, 일반적으로 수백 Hz에서 수 kHz의 동작 주파수는 최첨단 반도체 디바이스로 달성할 수 있다. For example, the sub-module SM may be implemented as an active semiconductor device, which enables a degree of freedom related to the selection of the operating frequency of the first and second transformers T1 and T2 used in the Scott transformer 120. can do. The exact operating frequency is subject to design optimization based on a variety of parameters, but operating frequencies of typically hundreds of Hz to several kHz can be achieved with state-of-the-art semiconductor devices.

고전압 반도체 (예: 6.5kV)를 사용하면 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112)의 서브 모듈(SM)의 수가 더 적어질 수 있으나 허용 작동 주파수가 수십 kHz 미만으로 제한될 수 있다. 반면, 저전압 반도체 (예를 들어, 1.7kV)를 사용하면 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111,112)의 서브 모듈(SM)의 수가 증가하지만, 보다 높은 스위칭 주파수가 가능해진다.If a high voltage semiconductor (for example, 6.5kV) is used, the number of sub-modules SM of the first and second multi-level converters 111 and 112 may be smaller, but the allowable operating frequency may be limited to less than several tens of kHz. On the other hand, when a low voltage semiconductor (eg, 1.7kV) is used, the number of submodules SM of the first and second multi-level converters 111 and 112 increases, but a higher switching frequency is possible.

도 2는 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 채용된 스콧 트랜스포머의 전압 위상 다이어그램이다.2 is a voltage phase diagram of a Scott transformer employed in a power conversion device according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 스콧 트랜스포머(120)는 두 개의 2중 권선 트랜스포머 (T1 및 T2)를 사용하여 구현될 수 있다. 제1 및 제2 트랜스포머(T1,T2)는 각각 하나의 일차 권선 (Pk) 및 이차 권선(Sk) (여기서, k = 1 또는 2 및 T1 및 T2의 권선을 나타냄)를 포함할 수 있다. 제2 트랜스포머(T2)의 제2 이차 권선(S2)은 두 부분으로 나뉘며, 둘 다 N/2와 같은 권선수를 가지며 센터 탭 연결이 가능하게 되고 또한 제1 트랜스포머(T1)의 제1 이차 권선(S1)의 하단에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 2, the Scott transformer 120 may be implemented using two double winding transformers T1 and T2. Each of the first and second transformers T1 and T2 may include one primary winding Pk and a secondary winding Sk (here, k = 1 or 2 and representing the windings of T1 and T2). The second secondary winding S2 of the second transformer T2 is divided into two parts, both have the same number of turns as N/2, and the center tap connection is possible, and the first secondary winding of the first transformer T1 It can be connected to the bottom of (S1).

제1 트랜스포머(T1)의 제1 이차 권선(S1)의 상단과 제2 트랜스포머(T2)의 제2 이차 권선(S2)의 상단 및 하단은 A, B 및 C로 표시된 스콧 트랜스포머(120)의 이 차측 단자로 사용된다. 스콧 트랜스포머(120)의 정상적인 동작을 보장하기 위해 제1 트랜스포머(T1)의 제1 이차 권선(S1)의 권선수는

Figure 112019044084903-pat00001
로 설정되어야 한다. The upper end of the first secondary winding S1 of the first transformer T1 and the upper and lower ends of the second secondary winding S2 of the second transformer T2 are the teeth of the Scott transformer 120 indicated by A, B and C. Used as a secondary terminal. In order to ensure the normal operation of the Scott transformer 120, the number of turns of the first secondary winding S1 of the first transformer T1 is
Figure 112019044084903-pat00001
Should be set to

결과적으로, 제1 트랜스포머(T1)의 제1 일차 권선(P1) 및 제2 트랜스포머(T2)의 제2 일차 권선(P2)의 권선수를 동일하게 하면 권선비 관계는

Figure 112019044084903-pat00002
로 유도될 수 있다.As a result, if the number of turns of the first primary winding P1 of the first transformer T1 and the second primary winding P2 of the second transformer T2 are the same, the turns ratio relationship is
Figure 112019044084903-pat00002
Can be induced by

스콧 트랜스포머(120)의 2 차측 단자 선간 전압(VAB, VBC 및 VCA)은 삼상 120도 위상차를 갖는 평형 삼상인 반면에 스콧 트랜스포머(120)의 1 차측 단자 전압 (VT1 및 VT2)은 90도 위상차를 갖는 단상이다.The secondary terminal line voltages (VAB, VBC, and VCA) of the Scott transformer 120 are balanced three-phase with a three-phase 120 degree phase difference, whereas the primary terminal voltages (VT1 and VT2) of the Scott transformer 120 are 90 degrees It is a single phase to have.

스콧 트랜스포머(120)는 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작할 수 있다.The Scott transformer 120 may operate at a medium frequency of hundreds of Hz to tens of kHz.

본 발명의 전력 변환 장치의 사용처가 유럽 철도인 경우, 유럽 철도의 사용 주파수는 16과 2/3 Hz 내지 60Hz가 사용되며, 스콧 트랜스포머가 50Hz 내지 60Hz의 상용 주파수에 동작하는 경우 부피 및 무게가 커질 수 밖에 없다. 이에 반하여 본 발명의 스콧 트랜스포머(120)는 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하여, 상용 주파수에 동작하는 스콧 트랜스포머에 대비해서 부피 및 무게가 수십% 이하로 저감될 수 있다. 만일 상용 주파수에서 동작하는 스콧 트랜스포머가 수백 Hz 이하나 수십 kHz 이상의 주파수로 동작하는 경우 원활한 동작이 어렵고, 사이즈 및 무게 저감의 의미가 없다. 따라서 중간 주파수에서 동작할 수 있도록 스콧 트랜스포머에 적절한 코어 재질이나 권선을 적용하여 새롭게 개발할 필요가 있으며, 향후 스콧 트랜스포머 뿐만 아니라 직류-교류 변환부 또는 교류-직류 변환부의 반도체 소자 특성이 발전되는 경우 수백 kHz 이상의 하이 주파수(High Frequency)에서도 동작이 가능할 수도 있다.When the use of the power conversion device of the present invention is a European railway, the European railway uses 16 and 2/3 Hz to 60 Hz, and when the Scott transformer operates at a commercial frequency of 50 Hz to 60 Hz, the volume and weight will increase. I have no choice but to. In contrast, the Scott transformer 120 of the present invention operates at a medium frequency of hundreds of Hz to several tens of kHz, and the volume and weight can be reduced to tens of percent or less compared to the Scott transformer operating at a commercial frequency. If a Scott transformer operating at a commercial frequency operates at a frequency of several hundred Hz or less or tens of kHz or more, smooth operation is difficult, and there is no meaning of reducing size and weight. Therefore, it is necessary to newly develop it by applying an appropriate core material or winding to the Scott transformer so that it can operate at an intermediate frequency, and if the semiconductor device characteristics of the DC-AC converter or AC-DC converter as well as the Scott transformer are developed in the future, hundreds of kHz. It may be possible to operate even at the above high frequency.

직류-교류 변환부(110) 및 교류-직류 변환부(130) 또한, 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작할 수 있다.The DC-AC converter 110 and the AC-DC converter 130 may also operate at a medium frequency of hundreds of Hz to tens of kHz.

직류-교류 변환부(110)는 양극(Bipole) 직류 또는 단극(Unipole) 직류 전력을 90도 위상차를 갖는 둘의 단상 교류 전력으로 변환하고, 스콧 트랜스포머(120)는 둘의 단상 교류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하며, 교류-직류 변환부(130)는 삼상 교류 전력을 단극 직류 전력으로 변환할 수 있다. The DC-AC converter 110 converts bipole DC or unipole DC power into two single-phase AC power having a phase difference of 90 degrees, and the Scott transformer 120 converts the two single-phase AC power into three-phase AC power. It converts into electric power, and the AC-DC converter 130 may convert three-phase AC power into single-pole DC power.

교류-직류 변환부(130)는 서로 직렬 연결된 둘의 반도체 스위치(S1,S4),(S3,S6),(S5,S2)를 각각 가지며 서로 병렬 연결된 셋의 레그(leg)를 포함할 수 있다.The AC-DC converter 130 has two semiconductor switches S1, S4, (S3, S6), and (S5, S2) connected in series with each other, and may include a set of legs connected in parallel with each other. .

교류-직류 변환부(130)는 DC 단자, 제 1 DC 단자 (P3) 및 제 2 DC 단자 (N3), 및 AC 단자, 즉 제 1 AC 단자 (A) 및 제 2 AC 단자 (AB) 및 제 3 AC 단자 (C)를 구비할 수 있고, 교류-직류 변환부(130)의 AC 단자는 스콧 트랜스포머(120)의 2 차측 단자, 즉 BP1, BP2 및 BN2에 연결될 수 있다. 교류-직류 변환부(130)의 DC 단자쪽에는 일종의 필터, 예를 들어 용량성 필터 뱅크가 있을 수 있다.The AC-DC converter 130 includes a DC terminal, a first DC terminal (P3) and a second DC terminal (N3), and an AC terminal, that is, a first AC terminal (A) and a second AC terminal (AB), and a 3 AC terminal (C) may be provided, and the AC terminal of the AC-DC converter 130 may be connected to the secondary terminal of the Scott transformer 120, that is, BP1, BP2, and BN2. A type of filter, for example, a capacitive filter bank, may be located on the DC terminal side of the AC-DC converter 130.

교류-직류 변환부(230)는 스위칭 손실을 최소화하기 위해 구형파 전압으로 동작한다. The AC-DC converter 230 operates with a square wave voltage to minimize switching loss.

교류-직류 변환부(230)가 서로 직렬 연결된 둘의 반도체 스위치(S1,S4), (S3,S6),(S5,S2)를 각각 갖는 서로 병렬 연결된 셋의 레그로 구성되는 경우, 상기 셋의 레그는 각각 스콧 트랜스포머(220)로부터의 삼상 교류 전력의 각 상의 교류 전력을 입력받을 수 있으며, 상기 셋의 레그는 식스-스텝(six-step) 운전에 의해 동작할 수 있고, 양방향으로 전력을 전달할 수 있다. When the AC-DC converter 230 is composed of a set of legs connected in parallel to each other having two semiconductor switches (S1, S4), (S3, S6), (S5, S2) connected in series with each other, the Each leg can receive AC power of each phase of three-phase AC power from the Scott transformer 220, and the legs of the set can be operated by six-step operation, and transmit power in both directions. I can.

교류-직류 변환부(130)는 스콧 트랜스포머(120)로부터의 삼상 교류 전력이 전달되어 셋의 레그로 구성될 수 있어, 두개의 H 브리지로 구성되는 경우에 대비하여 소자의 수를 저감할 수 있다.The AC-DC converter 130 can be configured with three legs by transferring three-phase AC power from the Scott transformer 120, so that the number of elements can be reduced in preparation for the case of being configured with two H bridges. .

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.

도 1과 함께 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)의 대비하여 교류-직류 변환부(130)와 구성이 상이한 교류-직류 변환부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 along with FIG. 1, the power conversion device 200 according to another embodiment of the present invention is an AC- An AC-DC converter 230 having a different configuration from the DC converter 130 may be included.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(200)의 교류-직류 변환부(230)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)의 교류-직류 변환부(130)에 대비하여 서로 직렬 연결된 둘의 다이오드(D1,D4), (D3,D6), (D5,D2)를 각각 갖고 서로 병렬 연결된 세개의 레그(leg)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 단방향으로 전력을 전달할 수 있다. 마찬가지로, 교류-직류 변환부(230)는 스콧 트랜스포머(220)로부터의 삼상 교류 전력이 전달되어 셋의 레그로 구성될 수 있어, 두개의 H 브리지로 구성되는 경우에 대비하여 소자의 수를 저감할 수 있고, 구형파를 정류하여 효율이 증가할 수 있다. The AC-DC conversion unit 230 of the power conversion device 200 according to another embodiment of the present invention is an AC-DC conversion unit of the power conversion device 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. In contrast to 130, two diodes D1, D4, (D3, D6), and (D5, D2) connected in series with each other may each include three legs connected in parallel with each other. Accordingly, power can be transmitted in one direction. Likewise, the AC-DC converter 230 can be configured as a set of legs by transferring three-phase AC power from the Scott transformer 220, thereby reducing the number of elements in case of being configured with two H bridges. And the efficiency can be increased by rectifying the square wave.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(200)에서 MVDC 측면 및 스콧 트랜스포머에 대한 위상 변화는 없지만, 도 1에 도시된 양방향 전력 변환 장치(100)의 동작 원리와 약간 상이하다. In the power conversion device 200 according to another embodiment of the present invention, there is no phase change for the MVDC side and the Scott transformer, but it is slightly different from the operating principle of the bidirectional power conversion device 100 shown in FIG. 1.

즉, 출력에서 펄스 전압을 생성하는 대신 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(211,212)는 이제 각각의 AC 단자에서 정현파 전압 VMMC1 및 VMMC2를 스콧 트랜스포머(220)의 일차 권선에 제공하도록 작동한다. 전압 VMMC1 및 VMMC2의 기본 주파수는 스콧 트랜스포머(220)의 제1 및 제2 트랜스포머 (T1, T2)의 동작 주파수를 정의할 수 있다. 출력 전압을 제어하기 위해서는 제1 및 제2 트랜스포머 (T1, T2)에 인가되는 전압의 크기가 조정되어야 한다. 제1 및 제2 트랜스포머 (T1, T2)의 전압 VT1과 VT2는 기본주기 (90도 전기도)의 1/4과 동일한 위상 편이로 생성되어야 하며, 스콧 트랜스포머(320)의 이차 권선의 선간 전압 (VAB, VBC, VCA)은 대칭된다.That is, instead of generating a pulse voltage at the output, the first and second multi-level converters 211 and 212 now operate to provide sinusoidal voltages VMMC1 and VMMC2 at their respective AC terminals to the primary winding of the Scott transformer 220. The fundamental frequencies of the voltages VMMC1 and VMMC2 may define operating frequencies of the first and second transformers T1 and T2 of the Scott transformer 220. In order to control the output voltage, the magnitude of the voltage applied to the first and second transformers T1 and T2 must be adjusted. The voltages VT1 and VT2 of the first and second transformers (T1, T2) must be generated with a phase shift equal to 1/4 of the basic period (90 degrees electrical degree), and the line voltage of the secondary winding of the Scott transformer 320 ( VAB, VBC, VCA) are symmetric.

이외의 직류-교류 변환부(210) 및 스콧 트랜스포머(220)에 관한 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)에서의 직류-교류 변환부(110) 및 스콧 트랜스포머(120)와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Other than the description of the DC-AC conversion unit 210 and the Scott transformer 220, the DC-AC conversion unit 110 and the Scott transformer 120 in the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention Since it is the same as or similar to, a detailed description will be omitted.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작을 나타내는 개념적인 회로도와 전압-전류 파형 그래프이다.4A to 4D are conceptual circuit diagrams and voltage-current waveform graphs showing the operation of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 1과 함께, 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 트랜스포머(T1,T2)에 각각 연결된 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(211,212)의 등가 회로를 볼 수 있다.1, referring to FIGS. 4A to 4D, equivalent circuits of the first and second multi-level converters 211 and 212 connected to the first and second transformers T1 and T2, respectively, as shown in FIG. 4A. Can be seen.

도 4a에 도시된 바와 같이, 2차측에서 생성된 전압들 (교류-직류 변환기(230)에 의해 제공되는)에 대하여 전압 파형 VMMC1 (제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 A 분기와 B 분기 사이의 전압) 및 VMMC2 (제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 A 분기와 B 분기 사이의 전압)의 위상 시프트를 조정함으로써 제1 및 제2 트랜스포머(T1, T2)의 전류를 제어할 수 있다.4A, the voltage waveform VMMC1 (between the A and B branches of the first multi-level converter 111) with respect to the voltages generated on the secondary side (provided by the AC-DC converter 230) Voltage) and the phase shift of the VMMC2 (voltage between the A branch and the B branch of the second multi-level converter 112), the currents of the first and second transformers T1 and T2 can be controlled.

제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 전압 VMMC1 및 그와 관련된 제1 트랜스포머(T1)의 제1 일차 권선(P1)의 전압 VT1과, 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 전압 VMMC2 및 그와 관련된 제2 트랜스포머의 제2 일차 권선(P2)의 전압 VT2 사이의 위상차

Figure 112019044084903-pat00003
를 계산한다. 여기서, 제1 멀티 레벨 컨버터(111)의 전압 VMMC1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(112)의 VMMC2 모두가 그 AC 단자, 즉 VAB, VBC 및 VCA에서 교류-직류 변환부(130)에 의해 생성된 파형에 동기되도록 제어한다.The voltage VMMC1 of the first multi-level converter 111 and the voltage VT1 of the first primary winding P1 of the first transformer T1 related thereto, and the voltage VMMC2 of the second multi-level converter 112 and a second related thereto 2 Phase difference between the voltage VT2 of the second primary winding (P2) of the transformer
Figure 112019044084903-pat00003
Calculate Here, both the voltage VMMC1 of the first multi-level converter 111 and the VMMC2 of the second multi-level converter 112 are waveforms generated by the AC-DC converter 130 at their AC terminals, that is, VAB, VBC and VCA Control to be synchronized with

교류-직류 변환부(130)의 레그(leg)에 대한 신호는 기본주기의 1/3만큼 서로 위상 시프트될 수 있다. 이러한 방식으로, 교류-직류 변환부(130)의 각 레그의 위상에 의해, AC 단자 (A, B 및 C)의 전압 파형은 DC 단자 N3에 대해 두 개의 별도의 전압 레벨 (0, Vo)에 있어서, 위상이 서로 어긋나게 생성될 수 있다. 이 기준 라인의 교류-직류 변환부(130)의 AC 단자 (VAB, VBC, VCA)에 전압을 3 레벨 (양 레그 전압의 직접적인 감산의 결과로서) 형태 및 전압 레벨 (Vo, 0, -Vo)을 가질 수 있다 (도 4b 참조). Signals for the legs of the AC-DC converter 130 may be phase shifted by 1/3 of the basic period. In this way, by the phase of each leg of the AC-DC converter 130, the voltage waveforms of the AC terminals (A, B and C) are at two separate voltage levels (0, Vo) with respect to the DC terminal N3. Thus, the phases may be generated out of each other. The voltage at the AC terminals (VAB, VBC, VCA) of the AC-DC converter 130 of this reference line is 3 levels (as a result of direct subtraction of both leg voltages) and the voltage level (Vo, 0, -Vo) Can have (see Fig. 4b).

이는, 교류-직류 변환부(130)의 AC 단자 전압 선간 전압 (VAB, VBC, VCA)에 대응한다. VT1 (제1 트랜스포머(T1)의 제1 일차 권선의 전압)과 VT2 (제2 트래스포머(T2)의 제2 일차 권선의 전압)은 다음과 같은 수식으로 표시될 수 있다.This corresponds to the AC terminal voltage line voltage (VAB, VBC, VCA) of the AC-DC converter 130. VT1 (the voltage of the first primary winding of the first transformer T1) and VT2 (the voltage of the second primary winding of the second transformer T2) may be expressed by the following equations.

(수식)(Equation)

Figure 112019044084903-pat00004
Figure 112019044084903-pat00004

여기서, m1는 변압기 T1의 1차 및 2차간 권선비이고 m2는 변압기 T2의 1차 및 2차간 권선비이다.Here, m1 is the primary and secondary turns ratio of the transformer T1, and m2 is the primary and secondary turns ratio of the transformer T2.

도 4c 및 도 4d를 참조하면, 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터(111, 112)에 의해 생성된 전압 파형과 제1 및 제2 트랜스포머(T1, T2)의 각 일차 권선(P1,P2)을 통해 흐르는 전류(iT1,iT2)를 각각 볼 수 있다.4C and 4D, the voltage waveforms generated by the first and second multi-level converters 111 and 112 and the respective primary windings P1 and P2 of the first and second transformers T1 and T2 are described. Current flowing through it (iT1, iT2) can be viewed, respectively.

트랜스포머의 권선비 관계, 수식 및 도 4b에 기초하여,

Figure 112019044084903-pat00005
및
Figure 112019044084903-pat00006
를 계산할 수 있다. 출력 전압을 Vo라고 하면,
Figure 112019044084903-pat00007
이고,
Figure 112019044084903-pat00008
이다. 에너지가 제1 및 제2 트랜스포머(T1,T2)를 통해 전달되는 힘이 동일하다면, 위상
Figure 112019044084903-pat00009
1과
Figure 112019044084903-pat00010
2는 서로 동등할 것이다. Based on the transformer's turns ratio relationship, the equation and Fig. 4b,
Figure 112019044084903-pat00005
And
Figure 112019044084903-pat00006
Can be calculated. If the output voltage is Vo,
Figure 112019044084903-pat00007
ego,
Figure 112019044084903-pat00008
to be. If the energy transmitted through the first and second transformers (T1, T2) is the same, the phase
Figure 112019044084903-pat00009
Lesson 1
Figure 112019044084903-pat00010
2 will be equal to each other.

이에 따라, 본 발명의 전력 변환 장치는 다음과 같은 기술적 효과를 가질 수 있다.Accordingly, the power conversion device of the present invention may have the following technical effects.

1. 반도체 장치 수 감소 : 2 개의 삼상 멀티 레벨 컨버터를 사용하는 대신 본 발명의 직류-교류 변환부는 2개의 단상 멀티 레벨 컨버터를 사용한다. 결과적으로 총 반도체 장치 수는 2/3로 줄어들어 컨버터의 사이즈를 줄일 수 있다. 디바이스의 전류 용량은 증가하지만 이는 교류-직류 변환부의 회로의 복잡성이 현저히 감소하여 상당 부분 상쇄될 수 있다.1. Reduction in the number of semiconductor devices: Instead of using two three-phase multi-level converters, the DC-AC converter of the present invention uses two single-phase multi-level converters. As a result, the total number of semiconductor devices can be reduced to 2/3, reducing the size of the converter. The current capacity of the device increases, but this can be offset to a large extent by significantly reducing the complexity of the circuit of the AC-DC converter.

2. 갈바닉 절연을 위한 소형 변압기 사용 가능 : 스콧 트랜스포머를 사용하면 시스템의 유효 권선 수가 1/4로 줄어들어 보다 컴팩트 한 시스템을 만들 수 있으며, 이로 인하여 철도 등 특정 애플리케이션에 적용 가능하다. 또한 변압기 설계가 단순해진다.2. Possible to use a small transformer for galvanic isolation: With a Scott transformer, the number of effective windings of the system can be reduced to 1/4 to make a more compact system, which makes it applicable to specific applications such as railways. It also simplifies the transformer design.

3. 시스템 사이즈 감소 : 기본 주파수를 높게 전력 변환 장치를 작동시키면 중간 주파수로 동작하는 스콧 트랜스포머의 크기(부피와 무게)가 줄어든다.3. System size reduction: If the power converter is operated with a higher fundamental frequency, the size (volume and weight) of the Scott transformer operating at the intermediate frequency is reduced.

4. 정류기 동작 가능 : 본 발명의 스콧 트랜스포머는 서로 다른 코어에 결선된 2개의 변압기를 사용하므로 다이오드 정류기 적용이 가능하다.4. Rectifier operation possible: Since the Scott transformer of the present invention uses two transformers connected to different cores, a diode rectifier can be applied.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 파형 그래프이다.5 is a voltage waveform graph of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전압 VT1과 VT2 사이의 위상차가 완벽하지 않고 약간의 위상차가 있더라도 교류-직류 변환부(230)의 각 레그에서 생성된 전압 불평형은 출력 전압에 영향을 미치지 않는다. 단방향 전력 변환 장치의 토폴로지는 실제 구현 시 트랜스포머 턴 비 또는 위상 시프트 불균형 등은 동작에 영향을 주지 않는다. 출력 전압 Vo는 6 펄스 다이오드 정류기의 전형적인 파형을 갖는다.Referring to FIG. 5, even if the phase difference between the voltages VT1 and VT2 is not perfect and there is a slight phase difference, the voltage imbalance generated in each leg of the AC-DC converter 230 does not affect the output voltage. The topology of the unidirectional power conversion device does not affect the operation of the transformer turn ratio or phase shift imbalance in actual implementation. The output voltage Vo has a typical waveform of a 6 pulse diode rectifier.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 양극 그리드 또는 복수의 단극 그리드가 입력될 경우의 동작과 한 극이 고장시의 부분 동작을 나타내는 개념도이다. 6A to 6D are conceptual diagrams illustrating an operation when an anode grid or a plurality of unipolar grids is input to the power conversion device according to an embodiment of the present invention and a partial operation when one pole fails.

도 6a를 참조하면, 양극 그리드(bipolar grid)가 제공되면, 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터는 도시된 바와 같이 직렬로 연결된다. 도 6b를 참조하면, 둘의 멀티 레벨 컨버터 중 하나가 고장난 경우 또는 외부 그리드의 한 극이 고장으로 전원 공급이 안되는 경우의 리던던시 원리를 나타낸다. 문제가 발생된 극은 회로에서 격리되고 다른 하나는 정격 전력의 절반으로 계속 작동한다.Referring to FIG. 6A, when a bipolar grid is provided, the first and second multi-level converters are connected in series as shown. Referring to FIG. 6B, a redundancy principle is shown when one of the two multi-level converters fails or when one pole of the external grid fails to supply power. The pole in question is isolated from the circuit and the other continues to operate at half its rated power.

반면에, 도 6c와 같이 두 단극 그리드(unipolar grid)가 사용 가능하다면 제1 및 제2 멀티 레벨 컨버터는 서로 독립적으로 동작한다 (스콧 트랜스포머와 동기화 됨). On the other hand, as shown in FIG. 6C, if two unipolar grids are available, the first and second multi-level converters operate independently of each other (synchronized with the Scott transformer).

도 6d를 참조하면 두 단극 그리드 중 하나가 고장난 경우의 리던던시 원리를 나타낸다. 고장난 극은 회로에서 격리되고 다른 하나는 정격 전력의 절반으로 계속 작동한다.6D shows the redundancy principle when one of the two unipolar grids fails. The failed pole is isolated from the circuit and the other continues to operate at half its rated power.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 다른 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에서 양극 그리드의 한극 고장시의 부분 동작을 나타내는 도면이다. 7A to 7D are diagrams illustrating partial operations of an anode grid in a power conversion device according to an embodiment of the present invention and a power conversion device according to another embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 본 발명의 구성의 또 다른 중요한 측면은 도 1 또는 도 3에 도시된 양방향 또는 단방향 전력 변환 장치의 경우에 MVDC 측에서 시스템 레벨의 리던던시를 구현할 수 있다는 것이다. Referring to FIGS. 7A to 7D, another important aspect of the configuration of the present invention is that in the case of the bidirectional or unidirectional power conversion device shown in FIG. 1 or 3, system-level redundancy can be implemented at the MVDC side.

중성선이 있는 바이폴라 네트워크를 사용할 수 있으며, 이 경우, 제1 멀티 레벨 컨버터의 DC 단자 P1은 DC+ 극에 접속되고, 제2 멀티 레벨 컨버터의 DC 단자 N2는 DC- 극에 접속되고, 제1 멀티 레벨 컨버터의 DC 단자 N1과 제2 멀티 레벨 컨버터의 DC 단자 P2는 DC0에 접속된다. A bipolar network with a neutral wire can be used, in this case, the DC terminal P1 of the first multi-level converter is connected to the DC+ pole, the DC terminal N2 of the second multi-level converter is connected to the DC- pole, and the first multi-level The DC terminal N1 of the converter and the DC terminal P2 of the second multi-level converter are connected to DC0.

MVDC 측에서 하나 또는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터 중 하나가 고장나는 경우나 외부 그리드의 한 극이 고장으로 전원이 공급되지 않는 경우, 다른 한극을 통하여 절반의 시스템이 비 정상 모드에서도 계속 동작할 수 있다. If one or at least one of the multi-level converters fails on the MVDC side, or if one pole of the external grid fails and the power is not supplied, the other pole allows half of the system to continue to operate even in an abnormal mode. .

고장난 멀티 레벨 컨버터는 회로의 나머지 부분과 절연되므로 관련된 트랜스포머 (도 7a 및 도 7c의 경우 제2 트랜스포머(T2))는 작은 권선 누설 인덕턴스를 제공하는 바이 패스 연결 회로로 동작한다. 교류-직류 변환부에서 세개의 레그 중 하나는 기능을 할 수 없지만 나머지 두개의 레그는 단상 DAB와 비슷한 방식으로 계속 작동한다.The failed multi-level converter is insulated from the rest of the circuit, so the associated transformer (second transformer T2 in the case of FIGS. 7A and 7C) acts as a bypass connection circuit providing a small winding leakage inductance. In the AC-DC converter, one of the three legs cannot function, but the other two legs continue to operate in a similar manner to the single-phase DAB.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 멀티 레벨 컨버터에서 장애가 발생할 경우에도 정상적인 전원 변환 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to perform a normal power conversion operation even when a failure occurs in the multi-level converter.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims to be described later, and the configuration of the present invention is varied within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It can be easily understood by those of ordinary skill in the art that the present invention can be changed and modified.

100, 200: 전력 변환 장치
110, 210: 직류-교류 변환부
111, 211: 제1 멀티 레벨 컨버터
112, 212: 제2 멀티 레벨 컨버터
120, 220: 스콧 트랜스포머
130, 230: 교류-직류 변환부100, 200: power conversion device
110, 210: DC-AC converter
111, 211: first multi-level converter
112, 212: second multi-level converter
120, 220: Scott transformer
130, 230: AC-DC converter

Claims (14)

입력 직류 전력을 교류 전력으로 각각 변환하는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터를 갖는 직류-교류 변환부;
수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하여 상기 직류-교류 변환부로부터의 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터 각각으로부터의 교류 전력의 전압 레벨을 삼상 교류 전력으로 변압하여 출력하는 스콧 트랜스포머(scott transformer); 및
상기 스콧 트랜스포머로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류-직류 변환부를 포함하고,
상기 직류-교류 변환부는 입력된 직류 중간전압(Medium Voltage) 및 양극 그리드(Bipole)의 직류 전력을 교류 중간전압(Medium Voltage) 및 중간 주파수(Medium Frequency)를 갖는 두 개의 단상 교류 전력으로 변환하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
A DC-AC converter having at least two multi-level converters each converting input DC power into AC power;
A Scott transformer that converts the voltage level of AC power from each of at least two multi-level converters from the DC-AC converter to three-phase AC power and outputs it by operating at a medium frequency of several hundred Hz to tens of kHz. transformer); And
Including an AC-DC converter for converting the three-phase AC power from the Scott transformer to DC power,
The DC-AC converter converts the input DC medium voltage and DC power of the bipolar grid into two single-phase AC power having an AC medium voltage and a medium frequency. Power conversion device with transformer.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스콧 트랜스포머는 상기 직류-교류 변환부로부터의 교류 전력을 사전에 설정된 권선비에 따라 수kV 이하의 저전압(Low Voltage)의 삼상 교류 전력으로 변환하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 1,
The Scott transformer is a power conversion device having a Scott transformer that converts AC power from the DC-AC converter into three-phase AC power of a low voltage of several kV or less according to a preset turn ratio.
 제3항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부는 상기 스콧 트랜스포머로부터의 교류 전력을 1500V 이하의 저전압(Low Voltage)의 직류 전력으로 변환하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 3,
The AC-DC conversion unit has a Scott transformer that converts AC power from the Scott transformer into DC power of a low voltage of 1500V or less.
 제1항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부는 서로 직렬 연결된 둘의 반도체 스위치를 각각 가지며 서로 병렬 연결된 셋의 레그(leg)를 포함하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 1,
The AC-DC conversion unit has two semiconductor switches connected in series with each other, and a power conversion device having a Scott transformer including a set of legs connected in parallel with each other.
 제5항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부의 상기 셋의 레그는 식스-스텝(six-step) 운전에 의해 동작되고,
상기 전력 변환 장치는 양방향 전력 변환 장치인 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 5,
The legs of the set of the AC-DC conversion unit are operated by a six-step operation,
The power conversion device is a power conversion device having a Scott transformer that is a bi-directional power conversion device.
 제1항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부는 서로 직렬 연결된 둘의 다이오드를 각각 가지며 서로 병렬 연결된 셋의 레그(leg)를 포함하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 1,
The AC-DC conversion unit has two diodes connected in series with each other, and a power conversion device having a Scott transformer including a set of legs connected in parallel with each other.
 제7항에 있어서,
상기 전력 변환 장치는 단방향 전력 변환 장치인 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 7,
The power conversion device is a power conversion device having a Scott transformer that is a one-way power conversion device.
 입력 직류 전력을 교류 전력으로 각각 변환하는 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터를 갖는 직류-교류 변환부;
수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하여 상기 직류-교류 변환부로부터의 적어도 둘의 멀티 레벨 컨버터 각각으로부터의 교류 전력의 전압 레벨을 삼상 교류 전력으로 변압하여 출력하는 스콧 트랜스포머(scott transformer); 및
상기 스콧 트랜스포머로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류-직류 변환부를 포함하고,
상기 직류-교류 변환부 및 상기 교류-직류 변환부 중 적어도 하나는 수백 Hz 내지 수십 kHz의 중간 주파수(Medium Frequency)로 동작하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
A DC-AC converter having at least two multi-level converters each converting input DC power into AC power;
A Scott transformer that converts the voltage level of AC power from each of at least two multi-level converters from the DC-AC converter to three-phase AC power and outputs it by operating at a medium frequency of several hundred Hz to tens of kHz. transformer); And
Including an AC-DC converter for converting the three-phase AC power from the Scott transformer to DC power,
At least one of the DC-AC converter and the AC-DC converter has a Scott transformer operating at a medium frequency of several hundred Hz to several tens of kHz.
 제1항 또는 제9항에 있어서,
상기 멀티 레벨 컨버터의 서브 모듈은 하프 브리지, 풀 브리지 또는 하프 브리지와 풀 브리지의 조합으로 구성되는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 1 or 9,
The sub-module of the multi-level converter is a power conversion device having a Scott transformer composed of a half bridge, a full bridge, or a combination of a half bridge and a full bridge.
 제9항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부는 서로 직렬 연결된 둘의 반도체 스위치를 각각 가지며 서로 병렬 연결된 셋의 레그(leg)를 포함하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 9,
The AC-DC conversion unit has two semiconductor switches connected in series with each other, and a power conversion device having a Scott transformer including a set of legs connected in parallel with each other.
 제11항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부의 상기 셋의 레그는 식스-스텝(six-step) 운전에 의해 동작되고,
상기 전력 변환 장치는 양방향 전력 변환 장치인 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 11,
The legs of the set of the AC-DC conversion unit are operated by a six-step operation,
The power conversion device is a power conversion device having a Scott transformer that is a bi-directional power conversion device.
 제9항에 있어서,
상기 교류-직류 변환부는 서로 직렬 연결된 둘의 다이오드를 각각 가지며 서로 병렬 연결된 셋의 레그(leg)를 포함하는 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 9,
The AC-DC conversion unit has two diodes connected in series with each other, and a power conversion device having a Scott transformer including a set of legs connected in parallel with each other.
 제13항에 있어서,
상기 전력 변환 장치는 단방향 전력 변환 장치인 스콧 트랜스포머를 갖는 전력 변환 장치.
The method of claim 13,
The power conversion device is a power conversion device having a Scott transformer that is a one-way power conversion device.
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